解剖学、生理学III(泌尿器系)

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泌尿器系(泌尿器を構成する臓器)

腎臓の肉眼構造

腎臓

  • 腎臓の位置は、脊柱の左右で1.肋骨に半ば隠れるように位置する
  • 高さは2.第12胸椎から3.第3腰椎の範囲にあり、右に肝臓があるため、右腎が左腎より4.1/2腰椎分低い
  • 腎臓は5.後腹膜臓器である
  • 腎臓は6.腎皮膜7.脂肪皮膜8.腎筋膜に覆われている
  • 脂肪皮膜がゆるくなると腎臓は動きやすくなり、さらに下方までさがると20.遊走腎(下垂腎)となる
  • 腎臓の肉眼構造は、暗赤色にみえる9.腎皮質、蒼白に見える10.腎髄質(十数個の腎錐体)、杯形をした11.腎杯11.腎杯が集まってできた12.腎盂からなる
  • 腎錐体から皮質側に飛び出した構成物を13.髄放線という
  • 腎錐体の先端(腎杯側)を14.腎乳頭という
  • 腎臓の内側縁中央部のへこんだ部分を15.腎門といい、16.腎動脈17.腎静脈、尿管が出入りする
  • 髄放線以外の皮質を18.皮質迷路といい、特に腎錐体の間に入り込んだ部分を19.腎柱、それ以外の部分を皮質弓という
  • 腎動脈から前枝4本、後枝1つにわかれる動脈を20.区域動脈、腎葉の間を走る動脈を21.葉間動脈、皮質と髄質の間を走る動脈を22.弓状動脈という

腎臓の組織構造と血管

ネフロン

1.腎単位(ネフロン) 2.腎小体 3.糸球体
4.ボウマン嚢
5.尿細管 6.近位尿細管
7.ヘンレループ
8.遠位尿細管
9.集合管
  • 水の再吸収は下垂体後葉から分泌される10.バゾプレッシン(抗利尿ホルモン)により促進される
  • 糸球体から濾過される原尿は1日に11.200リットルにもなるが、尿細管を通るうちに再吸収され、実際に尿として排出されるのは12.リットル以下である
  • 腎動脈→区域動脈→13.葉間動脈14.弓状動脈15.小葉間動脈16.輸入細動脈17.糸球体毛細血管→、18.輸出細動脈19.尿細管周囲毛細血管20.小葉間静脈21.弓状静脈22.葉間静脈23.腎静脈
  • 糸球体の中を流れる血液の血漿成分は24.糸球体内皮(内皮細胞の小孔)25.基底膜の網目、26.足細胞突起の細隙を血圧に押されて濾過され、3つをあわせて27.濾過膜とよぶ
  • 遠位尿細管を流れる尿は、遠位尿細管の28.緻密斑により監視され、隣接する輸入細動脈の内皮細胞から分化した29.傍糸球体細胞30.レニンというホルモンを分泌して、血圧を上昇させ、原尿の産生を増やす

尿路

尿路

  • 尿管:1.腎盂2.膀胱を結ぶ尿路で長さ25~30cmほどの3.中空の管である
  • 尿管の壁:4.粘膜(2層)・5.筋層(3層)・6.外膜の3層構造
  • 尿管の粘膜上皮は7.移行上皮で覆われる
  • 筋層が4~5回/分の周期的な8.蠕動運動をすることにより、尿が膀胱に送られる(口から肛門の方向にものを送る運動)
  • 尿管は3ヶ所の狭窄部位:9.腎盂⇔尿管の移行部(尿管起始部)、10.総腸骨動静脈との交叉部(骨盤分界線を越える部)、11.膀胱壁内部(膀胱壁を貫く部)
  • 尿管は膀胱の壁を12.斜めに進むので、膀胱に尿がたまるとその13.内圧によって尿管は圧迫され、尿の逆流が防がれる

膀胱

膀胱と尿道

  • 膀胱の平均最大尿容量は約1.700ミリリットルである
  • 膀胱の背後には、男性では2.直腸が、女性では3.子宮がある
  • 膀胱内腔の底部では、左右の尿管の開口部と尿道の出口の3つの点が4.膀胱三角を囲む(粘膜にヒダがなく伸展しない)
  • 膀胱の壁:5.粘膜(移行上皮で細胞の重なりは、尿のたまりにより2~8層に移行する)、6.筋層(膀胱壁筋)(全体的に網状を呈している)、漿膜の3層構造
  • 尿道の出口では筋層は輪状に並び7.膀胱括約筋(内尿道括約筋)がある、その下方数センチメートルのところに8.尿道括約筋(外尿道括約筋)がある

排尿の原理

  • 9.副交感神経の興奮により6.筋層(膀胱壁筋)10.収縮が起こり7.膀胱括約筋(内尿道括約筋)がゆるむ
  • 排尿時には8.尿道括約筋(外尿道括約筋)が大脳からの命令を受けてはじめて開き、排尿が行われる
 交感神経の興奮副交感神経の興奮
膀胱壁筋14.弛緩(我慢)15.収縮(排尿)
膀胱括約筋16.収縮(我慢) 

尿道括約筋:体性神経の興奮→17.収縮

膀胱壁筋、膀胱括約筋は自律神経支配→不随意筋、平滑筋。尿道括約筋は体性神経支配→随意筋、横紋筋

尿道

  • 尿道の長さとその走行は男女で著しく異なり、男性は約16~18センチメートル、女性は約3センチメートルである
  • 走行:18.内尿道口11.前立腺部→射精管合流→13.隔膜部(尿生殖隔膜)12.海綿体部(陰茎)19.外尿道口
  • 女性の尿道はまっすぐで短いために、尿路に細菌が侵入し、膀胱に達して膀胱炎、さらに腎盂にまで達して腎盂炎を起こしやすい

泌尿器系(腎臓の働き)

腎循環(導入)

次の日本語を英語に訳しなさい

日本語英語
腎臓の1.renal(リーナル)
2.blood(ブラッド)
流量(供給量)3.flow(フロウ)
血漿4.plasma(プラズマ)
糸球体の5.glomerular(グロメルラー)
濾過6.filtration(フィルタレイション)
速度(量)7.rate(レイト)
心臓の8.cardiac(カーディアック)
拍出量9.output(アウトプット)
反対、排斥10.anti(エンティ)
利尿11.diuretic(ダイゥレティック)
ホルモン12.hormone(ホーモン)
  • RBFとは日本語で13.腎血流量のことである
  • RPFとは日本語で14.腎血漿流量のことである
  • GFRとは日本語で15.糸球体濾過量のことである
  • COとは日本語で16.心拍出量のことである
  • ADHとは日本語で17.抗利尿ホルモン(バゾプレッシン)のことである
  • 両側の腎臓(糸球体)に流入する血流量を18.腎血流量(RBF)という
  • 糸球体から濾過される濾液量を19.糸球体濾過量(GFR)という
  • 両側の腎臓(糸球体)に流入する血漿の量を20.腎血漿流量(RPF)という

腎循環

  • 1日あたりの尿量は原尿(GFR)の約1.%である(0.8~1.6リットル)
  • 1分あたりのGFRはRPFの約2.20%である(100~150ミリリットル)
  • 1分あたりのRPFはRBFの約3.55~60%である(500~700ミリリットル
    [ヘマトクリット:全血液容積に占める赤血球の割合(男性:45%、女性:40%)→血液中の血球成分(細胞成分)≒赤血球量→血液中の液体成分(血漿)量=血液全体(100%)ー血球成分(40~45%)
  • 1分あたりのRBFは心拍出量の約4.25%である(1200~1300ミリリットル)
  • 1分あたりの心拍出量は約5.リットルである
  • RBFは動脈血圧が80~200mmHgの範囲で変動しても、血圧に関わらずほぼ一定に保たれる、これを6.腎血流量の自己調整という
  • RBFが一定に保たれる範囲内では7.GFR(糸球体濾過量)もほぼ一定に保たれる

糸球体における濾過

  • 糸球体の毛細血管からボーマン嚢へ血液を濾過する際に働く力(圧力、押し出す力)を1.有効濾過圧という
  • 濾過に関わる力は3つあり、それは
    2.糸球体における血圧(糸球体血圧)(血管→ボーマン嚢)
    3.血漿の膠質浸透圧(ボーマン嚢→血管)
    4.ボーマン嚢内圧(ボーマン嚢→血管)
    である
  • 有効濾過圧を2.3.4.を使って式で表すと
    有効濾過圧=5.糸球体血圧-血漿の膠質浸透圧-ボーマン嚢内圧=45-25-10=10mmHg
  • 糸球体の炎症などの病的状態のもとでは、血球やタンパク質のように大きな分子も糸球体で濾過されて尿中にでてくるようになる

糸球体における濾過(GFRに影響を及ぼす因子)

  • 出血やショックによる著しい血圧の低下は6.糸球体血圧の低下を起こすため、有効濾過圧が7.低下し、GFRが8.減少する
  • 腎臓結石や尿管結石などで腎盂内圧や尿管内圧が上昇すると、9.ボーマン嚢内圧が増加し、有効濾過圧が10.低下し、GFRが11.減少する
  • 補液などで血液中の水分が増加すると、12.血漿膠質浸透圧13.低下し、有効濾過圧が14.増加し、GFRが15.増加する
  • ヒント:有効濾過圧=糸球体血圧-血漿の膠質浸透圧-ボーマン嚢内圧←この式に具体的な数値を当てはめて考えてみること

尿細管における再吸収と分泌

  • 尿細管周囲毛細血管から尿細管へ物質が移動することを1.分泌(尿細管分泌)といい、反対へ移動することを2.再吸収(尿細管再吸収)という
  • 1.や2.は3.尿細管細胞が濾液中に物質を分泌(1)したり吸収(2)したりすることによっておきる
  • 尿細管で身体にとって4.有用な成分は大部分再吸収し、尿素や尿酸は5.再吸収と分泌の両方が行われ、アンモニア(NH3)や水素イオン(H+)、PAH(パラアミノ馬尿酸)は6.分泌される
  • 糸球体で濾過された濾液の水分の約99%は再吸収されるが、その再吸収の過程は7.Na+を能動的に再吸収8.Cl-の電気的勾配に沿う再吸収9.浸透圧変化によって水の再吸収がされる
  • 尿細管ではその細胞膜に10.水チャネル(アクアポリン)が存在することによって水が再吸収される
  • 集合管における水の再吸収は11.下垂体後葉から分泌される12.バゾプレッシン(ADH、抗利尿ホルモン)の作用によって促進される、これはこのホルモンが水チャネルを活性化させるためである
  • 集合管におけるNa+の再吸収は13.副腎皮質から分泌される14.アルドステロンによって促進され、体内のNa+量は一定に保たれる
  • 濾過されたK+は、近位尿細管からヘンレループで大部分が吸収される、この後、集合管で調整的な15.吸収16.分泌が行われる
  • K+の分泌は17.H+の分泌と拮抗する(Phの調整)
  • アシドーシス:H+が多い、アルカローシス:H+が少ない
  • グルコースは通常、18.近位尿細管19.(二次性)能動輸送によって100%近く再吸収される
  • 尿中にグルコースが出てくることを20.糖尿という

泌尿器系(尿の組成と腎臓による体液の調整)

腎機能の測定

腎機能の測定

  • 1.クリアランスとは、ある物質が単位時間に腎によって除去されるのに必要な血漿量(腎臓の排泄能力)である

種々の物質のクリアランスについて

  • 「糸球体で濾過されるが尿細管でほとんど再吸収される」物質について、このクリアランス(C=)は
    式:2.C=0
    代表的な物質:3.グルコース4.アミノ酸
  • 「糸球体で濾過されるが、尿細管で再吸収も分泌もない」物質について、このクリアランス(C=)は
    式:5.C=GFR
    代表的な物質:6.クレアチニン7.イヌリン
  • 「濾過と分泌が行われ、血液が1回腎臓内を流れるだけで血漿から完全に除去され、ほとんど尿中に排泄される」物質について、このクリアランス(C=)は
    式:8.C=RPF
    代表的な物質:9.パラアミノ馬尿酸
  • 「濾過と再吸収・分泌が行われるが"再吸収"より"分泌"のほうが少ない場合」物質について、このクリアランス(C=)は
    式:10.C<GFR
    代表的な物質:11.尿素
  • 「濾過と再吸収・分泌が行われるが"分泌"より"再吸収"のほうが少ない場合」物質について、このクリアランス(C=)は
    式:12.C>GFR
    代表的な物質:なし

尿の組成

尿量1日約1.800~1600ミリリットル
比重2.1.003~1.030
pH通常3.4.5~8.0(平均:4.)
  • 肉食や糖尿病の際には、尿のpHが5.b(a:上がる/b:下がる)、これを6.酸性尿という
  • 過呼吸や重炭酸塩の過剰摂取では尿のpHが7.a(a:上がる/b:下がる)、これを8.アルカリ尿という
  • 尿量が異常に少ないことを9.乏尿(400~500ml以下)といい、これが続くと、体内の10.窒素代謝産物が十分に排泄しきれないために11.尿毒症が出現する
  • 尿量が病的に多いことを12.多尿といい、多飲、13.尿崩症(中枢神経の障害、ADHがでない)、真性糖尿病(尿細管周囲毛細血管から尿細管に水が多量に引っ張られる)などの際に起こる
  • 尿に含まれる窒素代謝物には、14.尿素15.クレアチニン16.尿酸17.アンモニアがある

参考

  • 肉に含まれる成分が代謝されると、酸性の物質を生じるため、肉食は代謝性アシドーシスを助長する
  • 糖尿病は細胞が当をとりこめなくなるため、代わりに肝臓が脂質から酸性のケトン体を産生し、それが体内での利用量を上回ると糖尿病ケトアシドーシスとなる
  • pHはHCO3の濃度が高くなるとアルカリ性に傾き、CO2の分圧が高くなると酸性に傾く:
    過呼吸はCO2が過剰に排出される(分圧が低くなる)ため、血液のpHをアルカリ性に傾ける
    重炭酸塩基(NaHCO3)の過剰摂取するとHCO3の濃度が高くなり、血液がアルカリ性に傾く

腎臓による体液の調整

腎蔵は、1.体液のpHの調整2.細胞外液浸透圧の調整3.細胞外液量の調節を行う上で重要な働きをする

>> 1.について <<

  • 健常人の血液は7.40±0.05の狭い範囲に保たれているが、体液は4.a(a:酸性/b:アルカリ性)に傾きやすい
  • 腎蔵は体液中の「過剰な5.H+を排泄すること」、「6.重炭酸イオン(HCO3-)を新生、再吸収すること」により、体液のpHを調節する
  • 濾液中へのH+の分泌は、最大で尿細管内のpHが7.4.5になるまで起こり得るが、分泌されたH+は尿細管内の8.HCO3-9.HPO42-10.NH3に中和され、尿のpHは容易に酸性の限界に達せず、多量のH+が排泄されうる

>> 2.について <<

  • 発汗などで血液の水分が減少(11.浸透圧上昇)した場合:「12.浸透圧受容器(場所:13.視床下部)の刺激」→「14.バゾプレッシンの分泌促進と15.渇きの感覚発生」→「腎臓の水の16.再吸収が高まる」→「水分が戻り浸透圧が17.b(a:上昇/b:低下)する」
  • 多量の飲水などで体液の浸透圧が低下した場合:「12.浸透圧受容器の刺激」→「バゾプレッシンの分泌17.減少(抑制)」→「腎臓の水の再吸収が18.b(a:増加/b:減少)」→「余分な水分が排泄され浸透圧が19.a(a:上昇/b:低下)する」
  • ADHは20.集合管で作用する

>> 3.について(出血や激しい下痢などで細胞外液量が減少した場合) <<

  • 心臓で感受:「21.心肺部圧受容器で感受」→「22.視床下部へ情報伝達」→「ADHの分泌23.a(a:増加/b:減少)」→「ADHが作用」→「24.尿量の減少」
  • 腎臓で感受:「輸入細動脈の血管壁にある24.糸球体近接細胞(傍糸球体細胞)で感受しレニンが分泌」→「25.レニン・アンジオテンシン系が作動」→「副腎皮質から26.アルドステロンの分泌が亢進」→「集合管でNa+と水の再吸収が行われる」

泌尿器系(蓄尿と排尿)

膀胱と尿道の神経支配

下表を埋めてください(1~3には神経の名前、4~7には筋肉が弛緩するか、収縮するかを入れる)

 1.下腹神経(交感神経)興奮2.骨盤神経(副交感神経)興奮3.陰部神経(体性運動神経)興奮
排尿筋
(膀胱壁筋)
4.弛緩(我慢)5.収縮(排尿) 
内尿道括約筋
(膀胱括約筋)
6.収縮(我慢)受動的に広がる 
外尿道括約筋
(尿道括約筋)
  7.収縮(我慢)

膀胱内圧容積曲線

  • 膀胱に尿道から細い管を挿入して、膀胱内圧を測りながら膀胱に水をゆっくり注入していったときの反応について、次の文章の穴埋めをする
  • 膀胱内容積が1.300~400ミリリットル付近になると排尿筋が収縮しはじめる
  • 排尿筋の強い収縮が起こると内圧が2.a(a:上昇/b:下降)して排尿が起こる
  • 外尿道括約筋の活動は、膀胱内容積の増加に伴って増加し、3.排尿直前に最大となる

蓄尿・排尿

膀胱と尿道の神経性調節

  • 膀胱に尿をためることを1.蓄尿という
  • 蓄尿の生理:
    1.膀胱壁が伸展(2.伸展受容器が知覚)
    2.3.骨盤神経の求心路を通って4.腰仙髄の排尿中枢に伝えられる
    3.反射性に5.下腹神経を介して膀胱の弛緩と内尿道括約筋を収縮させる
    4.3.と同時に6.陰部神経が興奮して外尿道括約筋を収縮させる
  • 膀胱内容量が7.400ミリリットルくらいになると尿意が高まる
  • 排尿の生理:
    1.8.骨盤神経の求心路の活動が活発になり、9.脳幹の排尿中枢が活動する
    2.10.骨盤神経の副交感神経が亢進され、膀胱が収縮する
    3.2.と同時に11.下腹神経12.陰部神経の活動が低下し、内および外尿道括約筋が弛緩する

*わからない場合は図を参考に

排尿の障害

  • 1.膀胱炎:膀胱壁が過敏になり、尿がわずかにたまっても尿意を感じる
  • 2.脊髄損傷や脳障害:大脳による排尿を抑制する調節が働かず、ある程度尿がたまると自然に尿が漏れてでしまう、これを3.尿失禁という
  • 4.前立腺肥大:尿道が圧迫され、尿が膀胱に貯まっていても出にくい排尿困難と呼ばれる症状を呈する
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